“GESTIONE DEI REFLUI ZOOTECNICI, UNACOMA Bologna, 27 Aprile 2006 “GESTIONE DEI REFLUI ZOOTECNICI, DIGESTIONE ANAEROBICA E RECUPERO DEL BIOGAS” Claudio Fabbri, Sergio Piccinini Centro Ricerche Produzioni Animali Reggio Emilia, www.crpa.it

La digestione anaerobica è un processo biologico per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (energia rinnovabile) costituito principalmente da metano e anidride carbonica; la percentuale di metano nel biogas varia a secondo del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all’80% circa.

Schema riassuntivo di decomposizione anaerobica delle sostanze organiche durante la digestione.

Biomasse e scarti organici avviabili a DA e loro resa in Biogas (m3 per ton di solidi volatili) Materiali m3 biogas/t SV Deiezioni animali (suini, bovini, avi-cunicoli) 200 - 500 Residui colturali (paglia, colletti barbabietole..) 350 - 400 Scarti organici agroindustria (siero, scarti vegetali, lieviti, fanghi e reflui di distillerie, birrerie e cantine..) 400 - 800 Scarti organici macellazione (grassi, contenuto stomacale ed intestinale, sangue, fanghi di flottazione…) 550 - 1000 Fanghi di depurazione 250 - 350 Frazione organica rifiuti urbani 400 - 600 Colture energetiche (mais, sorgo zuccherino…) 550 - 750

La trasformazione del biogas in energia Può avvenire per: combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica ; combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica; combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e di energia termica; uso per autotrazione come metano al 95%.

La diffusione in Europa La sua diffusione è incominciata nel settore della stabilizzazione dei fanghi di depurazione (si stimano circa 1600 digestori operativi attualmente nei paesi dell’Unione Europea). E’ considerata una delle tecnologie migliori per il trattamento delle acque reflue industriali ad alto carico organico ( in Europa sono operativi circa 400 impianti di biogas su questi reflui). Il recupero di biogas dalle discariche per rifiuti urbani rappresenta in Europa, in particolare in Gran Bretagna, la più importante fonte di energia alternativa da biomasse, con circa 450 impianti operativi.

La diffusione in Europa Numerosi sono anche i digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici: attualmente oltre 2300 impianti sono operativi nei paesi della Comunità Europea, in particolare in Germania (oltre 2000), Austria, Italia, Danimarca e Svezia. Sta crescendo anche l’utilizzo della digestione anaerobica nel trattamento della frazione organica dei rifiuti urbani, in miscela con altri scarti organici industriali e con liquami zootecnici (co-digestione). In Europa circa 130 impianti di digestione anaerobica trattano ciascuno più di 2500 t/anno di frazione organica di rifiuti urbani e/o residui organici industriali.

Impianti di biogas su liquami zootecnici in Europa >2.000 5 67 139 1 4 <15 n.f. 15 69 21 >100 10 2

La Germania La Germania è il Paese europeo nel quale la digestione anaerobica ha avuto il maggior impulso. I dati al 2003, parlano di circa 2.000 impianti esistenti con una potenza elettrica installata di circa 400 MW. Circa il 94% degli impianti di biogas operano in codigestione, trattando assieme ai liquami zootecnici altri substrati organici, scarti dell’agroindustria, scarti domestici e della ristorazione, soprattutto colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, barbabietola da foraggio, patate ecc.) e residui colturali. Importante per lo sviluppo del settore è stata la politica di incentivazione del Governo tedesco, che ha fissato un prezzo per l’energia elettrica da biogas fino a 21,5 centesimi di euro/kWh per un periodo di 20 anni ed eroga in genere anche un contributo sull’investimento.

Sviluppo degli impianti di biogas in Germania: Numero e Potenza elettrica installata

La situazione in Italia BIOMASSE INTERESSATE: Deiezioni animali : 187.000.000 t/a. Scarti agro- industriali: 12.000.000 t/a. Scarti di macellazione: 2.000.000 t/a. Fanghi di depurazione: 2-3.000.000 t/a. Fraz.org. dei R.U.: 9.000.000 t/a. Residui colturali: 10.000.000 t SS/a Colture energetiche: 230.000 ha set aside

La situazione in Italia Impianti di biogas per liquami zootecnici Un censimento condotto nel 1999 mostrava che 72 impianti di biogas funzionavano con liquami zootecnici in Italia . Cinque di questi sono impianti centralizzati e 67 sono impianti aziendali. La quasi totalità degli impianti è localizzata nelle regioni del nord (39 in Lombardia, 7 in Emilia-Romagna, 12 in Trentino-Alto Adige). Attualmente, fine 2004, gli impianti sono oltre 100 di cui circa 70 sono impianti semplificati e a basso costo, realizzati sovrapponendo una copertura di materiale plastico ad una vasca di stoccaggio dei liquami zootecnici.

Digestori anaerobici operanti su liquami zootecnici in Italia (1999): 72 impianti censiti.

Schema di impianto di biogas semplificato, senza riscaldamento La produzione di metano ottenibile è di circa 15 m3/anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 25 m3/anno di biogas)

Schema di impianto di biogas semplificato con riscaldamento La produzione di metano ottenibile è di circa 21 m3/anno per 100 kg di peso vivo suino (circa 35 m3/anno di biogas)

Input di liquame e siero e produzione di biogas

Temperatura nel digestore e produzione di biogas

PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) CON FOSSA DI STOCCAGGIO SOTTOSTANTE

PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) E RIMOZIONE DEI LIQUAMI CON SISTEMA A VACUUM

PAVIMENTO TOTALMENTE FESSURATO (PTF) CON RICIRCOLO DEI LIQUAMI IN TUBI O CUNETTE SENZA STRATO LIQUIDO

Az. Mengoli Castenaso (BO) Bovini da latte (100 capi in produzione) 2 digestori (1200 m3 ciascuno) 1 cogen. 110 kWe

Progetto per allevamento bovino da latte 520 capi in produzione SEPARATORE STOCCAGGIO USO AGRONOMICO PRODUZIONE BIOGAS Resa 0,42 m 3 biogas/kg ST 1896 m biogas/d 1120 m CH 4 /d 170 kWe Input totale DA 44,1 m 4506 kg ST/d Digestione anaerobica Volume 1680 m HRT 38 d Carico 2,50 kg ST/m 1437 kg ST/d 29 ha Insilato di mais 4,4 t/d 5,8 m Liquame bovino 520 capi in produzione 3069 kg ST/d 2613,5 kg ST/d 1698,7 kg ST/d 40,3 m 38,3 m 914,7 kg ST/d 3,05 t/d 3,8 m CHIARIFICATO VASCA POLMONE

PBT=4,3 anni (3 anni con un contributo del 30%) Bilancio Economico EE netta prodotta = 1.159.000 kWh/anno Ricavi: Valore EE ceduta (0,085 €/kWh) = 98.515 €/anno Valore CV (0,109 €/kWh) = 140.363 €/anno Totale ricavi = 238.878 €/anno Costi esercizio: Service cogeneratore (0,02 €/kWh) = 25.755 €/anno Esercizio impianto = 40.000 €/anno Produzione mais al netto premi PAC (11,24 €/t) = 17.900 €/anno Totale esercizio = 83.655 €/anno Costo investimento circa 670.000 € PBT=4,3 anni (3 anni con un contributo del 30%) NB: +21 ha per uso agronomico digestato per presenza insilato di mais

Progetto per allevamento suinicolo ciclo chiuso 1500 t p.v. Input totale DA PRODUZIONE BIOGAS 17 ha Resa 0,44 m 3 biogas/kg ST 2,6 t/d 4,0 m 3 /d Insilato di mais 71,5 m 3 /d 2740 m 3 biogas/d 850 kg ST/d 6250 kg ST/d 1725 m 3 CH /d 4 220 kWe Digestione anaerobica 3 3 Peso vivo suino 67,5 m /d Volume 2500 m 3 71,5 m /d 1500 t p.v. Fango HRT 35 d 5400 kg ST/d 3500 kg ST/d Carico 2,5 kg ST/m 3 Liquame suino 200 m 3 /d FLOTTATORE CHIARIFICATO 66,7 m 3 /d 8250 kg ST/d SEPARATORE 2345 kg ST/d 1155 kg ST/d Chiarificato 3,85 t/d 3 132,5 m 3 /d STOCCAGGIO 4,8 m /d 2850 kg ST/d V totale 35856 m 3 STOCCAGGIO USO AGRONOMICO USO AGRONOMICO

PBT=4,1 anni (2,8 anni con un contributo del 30%) Bilancio Economico EE netta prodotta = 1.504.000 kWh/anno Ricavi: Valore EE autocons (365.000 kWh a 0,107 €/kWh) = 39.055 €/anno Valore EE ceduta (0,085 €/kWh) = 96.815 €/anno Valore CV (0,109 €/kWh) = 191.840 €/anno Totale ricavi = 327.710 €/anno Costi esercizio: Service cogeneratore (0,02 €/kWh) = 35.200 €/anno Esercizio impianto = 48.000 €/anno Produzione mais al netto premi PAC (11,24 €/t) = 10.670 €/anno Totale esercizio = 93.870 €/anno Costo investimento circa 950.000 € PBT=4,1 anni (2,8 anni con un contributo del 30%) NB: + 12 ha per uso agronomico liquame per presenza insilato di mais

Grazie per l’attenzione